Alan Turing – en genial kodeknekker

To dataproblemer

Alan Turing var født i 1912. Ganske tidlig viste han et stort talent for matematikk. Andre fag interesserte ham lite. Unntaket var sport. Turing var en rask langdistanseløper. Under krigen kunne han noen ganger løpe over 60 kilometer for å nå fram til et møte i London.

I studietiden hadde han konstruert sin egen kalkulator. Ingen rundt ham var i tvil om at han var usedvanlig intelligent. I 1934, da han var 22 år gammel, fikk han jobb som forsker ved universitetet i Cambridge. Datamaskiner var den gangen bare noe matematikere diskuterte som en teoretisk mulighet, det fantes ingen. Turing var opptatt av hva en slik maskin kunne brukes til. For å utforske muligheten laget han en matematisk modell.

Denne modellen klarte å gi svar på to viktige spørsmål: stoppeproblemet og beslutningsproblemet. Stoppeproblemet dreier seg om hva som skjer hvis datamaskinen får en oppgave den ikke klarer å løse. Vil den da stoppe, eller bare fortsette og prøve å finne en løsning?

Beslutningsproblemet ser på hva en datamaskin faktisk kan løse. Går det an å konstruere en maskin som kan klare å gi et riktig svar på et ja-eller-nei-spørsmål? Vil en slik maskin også kunne gjenkjenne nettopp denne typen spørsmål og gi svaret?

Turing kom fram til at svaret på begge problem var nei. Det er ikke mulig å vite på forhånd om en datamaskin blir ferdig med å kjøre et program, og datamaskiner klarer ikke å løse alle spørsmål de gis. Begge problem handler om hvilke begrensninger det var på datamaskinenes evne til å tenke. Turings forståelse av hvordan datamaskiner kan brukes, kom til å spille en avgjørende rolle under krigen.

Enigma

Enigma var navnet på den tyske kodemaskinen. Tyskerne trodde at det var umulig for alle andre å knekke kodene den produserte. Egentlig var ikke det så merkelig, den var svært avansert og kodene forandret seg hele tiden. Polakkene hadde fått tak i en tysk enigmamaskin og fikk gitt den videre til britene kort før krigen brøt ut.

En Enigmamaskin ser ut som en gammeldags skrivemaskin med en lystavle med bokstaver som lyser opp enkeltvis når en av tastene trykkes ned. Men før den lysende bokstaven ble synlig, hadde den opprinnelige bokstaven blitt endret syv ganger. På bildet av maskinen ser du at over bokstavfeltet stikker det opp flere tannhjul, disse kalles rotorer. Når tasten for A ble trykket ned, ble det sendt et signal fra A gjennom en ledning til en rotor. Inn i rotoren gikk det en ledning for hver bokstav. Signalet ble sendt videre til neste rotor som gjorde det samme, og som sendte det videre til en tredje rotor. Denne rotoren sendte signalet inn i en reflektor. Der ble signalet snudd og sendt tilbake i motsatt rekkefølge. På denne måten kan A bli til en Q, så en J og deretter en T som sendes inn i reflektoren. Etter å ha blitt sendt tilbake igjen kan den ende opp som en O. Dette blir da den første bokstaven i kodebeskjeden. Men for hver gang maskinen har kodet en bokstav, flyttet rotorene seg litt og byttet om på de elektriske koblingene. Du kan selv teste hvordan den virker her.

Med bare tre rotorer hadde Enigmamaskinen 17576 forskjellige innstillinger. Men tyskerne brukte flere metoder for å gjøre det enda vanskeligere å lese meldingene. De byttet ut rotorene med nye, noen ganger satte de på en eller to ekstra. I tillegg hadde maskinene et koblingsbrett under tastaturet med ledninger som kunne endres slik at bokstavene ble omkodet en ekstra gang. Dermed kunne Enigmamaskinen endres på 159 trillioner forskjellige måter.

Dette bød ikke på noen problemer for enigmaoperatøren som mottok meldingene. Han hadde en kodebok der det stod hvilke rotorer som skulle brukes den dagen, og hvordan de skulle innstilles. Han kunne bare mate bokstavremsene inn i sin maskin og få ut klartekst på en lang papirstrimmel. Men for britene var dette et mareritt. Uten kodeboken var det umulig å lese de tyske meldingene. Dermed visste de heller ikke hvor de tyske u-båtene var.

Turings Bombe

Enigma hadde en stor svakhet. Den kunne aldri kryptere en bokstav som seg selv – en A ble aldri gjengitt som en A. Det gjorde det litt enklere for kodeknekkerne, men ikke nok til at de kunne klare å lese mer enn bare noen få meldinger – og ofte var det for sent. Turings løsning var å konstruere en datamaskin som kunne sjekke tusenvis av innstillinger om gangen. Maskinen ble kalt Bomben. Når den hadde arbeidet seg gjennom de tyske kodene, endte den opp med en kort liste over mulige innstillinger. Noen stasjoner hadde også faste mønstre, for eksempel kunne de sende en værmelding klokken 6:00 hver dag. Dermed visste kodeknekkerne hvordan W E T T E R (tysk for vær) ble kryptert. Det samme gjaldt slutthilsenen på mange av meldingene, som ofte var Heil Hitler.

Turing og kretsen rundt ham forstod raskt at de trengte mer folk og flere Bomber. Turing sendte et brev direkte til Churchill der han ba om hjelp. Svaret kom med en gang: HANDLING I DAG. Sørg for at de får alt de ber om. På slutten av krigen arbeidet mer enn 9000 med over 200 bomber. Takket være kodeknekkerne klarte stadig flere handelskonvoier å unngå torpederinger; antallet ubåter som ble oppdaget og senket økte. Bletchley Park spilte også en viktig rolle under ørkenkrigen i Nord-Afrika. De oppdaget at tyskerne manglet bensin til tanksene, og sendte informasjonen videre til de britiske styrkene.

Etter krigen

På 1950-tallet ble Turing opptatt av biologi. Han ville forklare hvordan en plante eller et dyr kunne utvikle seg fra én celle. Hvordan var det mulig for et embryo, altså en liten celleklump, å dele seg slik at noe ble blad og noe stilk? Turing undersøkte hvordan cellene påvirket hverandre. Han laget en matematisk modell der han viste at så snart en av cellene oppførte seg litt annerledes, påvirket den resten av cellene. Han rakk bare å skrive to artikler om dette, men de ble regnet som banebrytende.

I 1954 døde Turing. Han var homofil og på den tiden var det kriminelt i Storbritannia. Han ble stilt for retten. For å unngå fengsel måtte han gå med på få innsprøytninger med kvinnelige kjønnshormoner for å dempe seksualdriften. Kort tid etter dommen tok han sitt eget liv.
Alan Turing blir i dag sett på som en av grunnleggerne av informatikk og databehandling, en stor matematiker og en nyskapende biolog. Turingprisen, som regnes som informatikkens Nobelpris, er oppkalt etter ham.

I læreverket Alle tiders historie for videregående historie er det et «nærbilde» av Alan Turing i kapitlet om Andre verdenskrig.